32
BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Kerangka Pemikiran
Usaha untuk mendapatkan teknologi produksi tanaman diperoleh melalui serangkaian penelitian. Penelitian yang dilaksanakan di lapang, rumah kaca atau dalam laboratorium selalu mengamati peubah respon dari objek penelitian terhadap perlakuan yang dicobakan dalam percobaan. Pengamatan terhadap peubah respon dilakukan melalui pengamatan langsung oleh peneliti. Pengamatan yang dilakukan adakalanya memerlukan alat sebagai indikator untuk kuantifikasi hasil pengamatan. Pengamatan peubah respon memerlukan waktu, tenaga dan biaya yang tidak sedikit terutama pada penelitian-penelitian yang melibatkan banyak unit percobaan. Oleh karena itu, metode kuantifikasi peubah respon tanaman yang relatif mudah dan praktis serta tidak mengurangi ketelitian hasil pengamatan diperlukan agar pelaksanaan penelitian dapat berlangsung secara efisien. Dengan demikian hasil kuantifikasi peubah respon sebagai manifestasi dari karakter biometrik tanaman dapat dianalisis secara statistik sehingga dapat memberikan informasi yang lebih dapat dipertanggungjawabkan [20]. Sebagaimana yang telah diungkapkan pada bagian 2.1 dan diperjelas lagi pada bagian 2.1.3, tidak mudah untuk mendapatkan kuantifikasi dari morfologi tanaman in vitro tanpa mengganggu pertumbuhannya. Dengan berkembangnya teknologi computer vision yang dapat memodelkan dan menganalisis objek secara visual, sangat dimungkinkan untuk menganalisis variabel-variabel morfologi tanaman tanpa perlu melakukan kontak langsung terhadap tanaman tersebut. Peneliti cukup mendapatkan citra dari tanaman dimaksud selanjutnya komputer akan mengerjakan analisis terhadap citra untuk menghasilkan informasi terhadap variabel-variabel yang diinginkan. Melalui beberapa penelitian ([3], [4], [5]), telah dibuktikan bahwa teknik ini dapat diterapkan untuk memantau pertumbuhan tanaman in vitro meskipun terdapat beberapa keterbatasan dalam sistem yang dikembangkan oleh peneliti-peneliti tersebut terutama untuk kebutuhan otomasi dan analisis real time serta karakterisasi biometrik tanaman secara detail. Oleh karena itu, melalui tesis ini akan dikembangkan sebuah sistem yang dapat secara
33
otomatis melakukan pengukuran terhadap variabel-variabel morfologi tanaman. Dengan menggunakan sistem ini kebutuhan peneliti akan data kuantitatif dapat terpenuhi, sementara tanaman yang menjadi objek penelitian dapat terus melanjutkan fase-fase pertumbuhannya. Gambar 14 menunjukkan bagan dari konsep dasar sistem yang akan dibangun secara umum. Untuk merealisasikan sistem tersebut, penelitian dilakukan dengan menggunakan pendekatan berencana. Gambar 15 adalah bagan dari tahapan penelitian secara keseluruhan.
Citra tanaman diambil dengan kamera digital
Citra disimpan oleh sistem dan dilakukan preprocessing
Input
Sistem melakukan analisis terhadap citra
Proses
Sistem menerjemahkan hasil analisis menjadi ukuranukuran variabel morfologi
Informasi digunakan untuk mengambil kebijakan ataupun sebagai input untuk penelitian lainnya
Output
Gambar 14 Bagan konsep umum sistem otomasi pengukuran morfologi tanaman in vitro Berikut adalah penjelasan untuk tahapan-tahapan yang tampak pada Gambar 14 : a. Persiapan penelitian Dimulai dengan eksplorasi ide sekaligus pencarian mitra peneliti. Pencarian mitra peneliti ini dilandasi oleh kebutuhan akan kasus nyata dimana teknologi computer vision dan juga teknik-teknik dalam kecerdasan buatan dapat
berperan untuk memecahkan masalah-masalah yang ada. Melalui diskusi dengan salah seorang pakar di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen), diperoleh sebuah wadah untuk merealisasikan penelitian di bidang computer vision dan kecerdasan buatan ini yaitu dalam kasus biometrik tanaman pangan yang diperbanyak dengan teknologi kultur jaringan. Melalui beberapa kunjungan ke laboratorium milik BB Biogen dirumuskan kebutuhan-kebutuhan dari para peneliti di bidang biometrika tanaman pangan untuk kemudian dirujuk sebagai latar belakang dari penelitian yang akan dilaksanakan. Selanjutnya secara
34
spesifik ditetapkan masalah-masalah yang harus diselesaikan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan tersebut. Akhirnya diperoleh gambaran kasar mengenai tujuan dari penelitian yang akan dilaksanakan.
Persiapan Penelitian
Penelitian Pendahuluan Studi Literatur
Analisa Kebutuhan
Latar Belakang & Perumusan Masalah
Wawancara & Diskusi dengan Pakar
Batasan Masalah Pengembangan Rancangan AlternatifAlternatif Sistem Untuk Memecahkan
Penetapan Tujuan Penelitian
Pengambilan Data empiris Sebagai Contoh
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Sistem yang Paling Sesuai Berdasarkan Analisa dari Alternatif-Alternatif
Pengambilan Data Empiris (Pengambilan Citra Tanaman)
Pengembangan Prototype Sistem Terpilih
Preprocessing
Verifikasi Kinerja dari Sistem Terpilih dengan Implementasi Validasi dan Evaluasi
Sesuai
tidak
ya
Penyempurnaan Prototype
Kesimpulan & Saran
Gambar 15 Bagan tahapan penelitian
35
b. Penelitian pendahuluan Dilaksanakan untuk memberikan gambaran awal mengenai kondisi yang ada melalui diskusi-diskusi dengan beberapa pakar baik di bidang ilmu komputer maupun teknologi pertanian. Selain itu dilakukan juga studi literatur untuk memperoleh pengetahuan mengenai penelitian-penelitian sejenis yang pernah dilakukan sebelumnya, melakukan analisis terhadap kelebihan, kekurangan dan kendala yang dihadapi oleh sistem yang digunakan pada penelitianpenelitian tersebut untuk kemudian meninjau kembali tujuan dari penelitian yang akan dilakukan pada tesis ini. Dengan mengacu pada fakta-fakta baru tersebut dibuat pembatasan terhadap masalah yang telah dirumuskan sebelumnya agar penelitian mempunyai arahan yang jelas dan dapat diselesaikan
dengan
biaya
serta
waktu
yang
tersedia.
Selanjutnya
dikembangkan beberapa alternatif sistem yang diperkirakan dapat memberikan solusi terhadap masalah-masalah yang ingin diselesaikan. Untuk menganalisis alternatif-alternatif sistem tersebut, diambil contoh data empiris untuk diimplementasikan. Contoh data empiris yang dimaksud adalah citra digital tanaman in vitro yang diperoleh melalui pemotretan terhadap beberapa koleksi milik laboratorium kultur jaringan BB Biogen. c. Pelaksanaan Penelitian Dimulai dengan pemilihan sistem yang akan dikembangkan lebih lanjut. Pemilihan ini didasarkan pada analisis terhadap hasil implementasi contoh data empiris pada berbagai alternatif sistem yang ada. Selanjutnya dikembangkan prototype dari sistem yang terpilih tersebut. Prototype berupa perangkat lunak komputer yang ditulis dengan bahasa pemrograman yang disediakan oleh MATLAB. Secara paralel dilakukan pengambilan data empiris yang sesungguhnya, dalam hal ini adalah citra-citra digital dari tanaman in vitro yang diperbanyak dengan teknologi kultur jaringan. Karena keterbatasan koleksi yang dimiliki oleh BB Biogen, diputuskan untuk terlebih dahulu melakukan perbanyakan terhadap koleksi yang ada. Dengan bantuan laboran kultur jaringan, dilakukan perbanyakan terhadap salah satu koleksi tanaman pangan yaitu ubi jalar.
Tanaman tersebut dipilih atas dasar
pertimbangan kemudahan proses perbanyakannya serta tingginya tingkat
36
keberhasilan tumbuh dari eksplan-eksplannya. Selain itu BB Biogen telah banyak melakukan riset terhadap jenis tanaman tersebut sehingga telah diketahui teknik yang tepat untuk menanganinya. Citra-citra digital yang diperoleh selanjutnya mengalami preprocessing agar siap digunakan sebagai input bagi prototype yang telah dibuat.
Hasil dari implementasi tersebut
kemudian dianalisis untuk mengetahui keakuratan hasil pengukuran yang telah dibuat oleh prototype sistem. Untuk kepentingan ini harus dilakukan pengukuran
yang
sesungguhnya terhadap
variabel-variabel
morfologi
tanaman, artinya harus dilakukan destructive test. Hasil keluaran sistem kemudian dibandingkan dengan hasil destructive test, jika pengukuran yang dilakukan oleh sistem memberikan hasil yang mirip dengan ukuran yang sesungguhnya, maka prototype dapat digunakan lebih lanjut. Namun, jika hasil yang dikeluarkan oleh sistem tidak memuaskan (selisih/error dengan ukuran sesungguhnya melebihi toleransi yang ditetapkan), perlu dilakukan peninjauan ulang terhadap rancangan sistem yang dipilih.
3.2
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Plantlet tanaman ubi jalar sebanyak 60 tabung, satu tabung untuk satu plantlet 2. Citra digital semua plantlet Untuk proses pengambilan citra tanaman, alat yang digunakan adalah : 1. Kamera digital Canon Ixus 850 IS dengan spesifikasi 7.1 MP effective pixels, 1/ 2.5 inch image sensor, 4.6(W) – 17.3(T) mm lens, 3.7x optical zoom, 4x digital zoom, 3 cm (normal) 60 cm (infinity) macro, 15-1/1600 sc shutter speed.
2. Lampu TL untuk penerangan lokasi pengambilan gambar 3. Tatakan yang didesain khusus agar gambar yang tertangkap kamera bebas dari pengaruh lingkungan sekitar (bayangan, sumber cahaya lain, angin) Untuk pengembangan prototype , alat yang digunakan adalah : 1.
Komputer PC dengan spesifikasi processor Pentium 4 1.7 GHz, RAM 384 MB, Hard disk 40 GB.
37
2.
Komputer Notebook dengan spesifikasi processor Centrino Mobile 1.8 GHz, RAM 715 MB, Hard disk 120 GB.
3.
Perangkat lunak MATLAB versi 6.5.1.
4.
Perangkat lunak pengolahan data SPSS versi 13.0
5.
Perangkat lunak Microsoft Excel 2003.
3.3
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di laboratorium kultur jaringan milik BB Biogen dan laboratorium komputer milik Departemen Ilmu Komputer Institut Pertanian Bogor mulai bulan Oktober 2007 sampai dengan Mei 2008. Jangka waktu tersebut tidak termasuk penelitian pendahuluan yang telah dilakukan sebelumnya (April sampai dengan Agustus 2007).
